Instrumentenausstattung

Das Labor für Vermessungskunde verfügt über Vermessungsinstrumente aller Art. Von inzwischen teilweise museumsreifen historischen Theodoliten über Tachymeter, Nivelliere oder GNSS-Empfängern, bis hin zu modernsten 3D-Laserscannern wird die gesamte Bandbreite der Vermessungsinstrumente abgedeckt.

Theodolite

SchultheodolitSchultheodolit (Bild: TH Köln)

Theodolite sind Messgeräte zur Messung von Horizontalrichtungen und Zenitwinkeln.
Sie unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihre Funktionsweise. Es existieren mechanische- und elektronische Theodolite.

Anwendungen sind z.B.:

  • Abstecken von Winkeln und Prüfen von Lotrechten
  • Winkelmessungen
  • Fluchtungs- und Ausrichtarbeiten

Zur Demonstration der Funktionsweise eines Theodolits steht in den Vorlesungen und Übungen dieser Schultheodolit zur Verfügung.

Da Theodolite heutzutage nahe vollständig durch Tachymeter abgelöst wurden finden Sie hier eine kleine Zusammenstellung der mittlerweile historischen Instrumente im Labor für Vermessungskunde.

Tachymeter

Tachymeter sind Messgeräte, die die Lage und Höhe eines Messpunktes in einem Arbeitsschritt bestimmen. Dazu wird neben der Horizontalrichtung und der Zenitdistanz auch die Schrägstrecke zum Messpunkt ermittelt. Aus den Messwerten werden dann mit Hilfe der Winkelfunktionen die Koordinaten und die Höhe des Messpunktes berechnet.

Elektronische Tachymeter messen die Richtungen nach dem Zielvorgang selbsttätig, die Distanzen werden durch elektronische Distanzmessung ermittelt. Dabei wird entweder nur die Laufzeit oder bei präziseren Tachymetern Laufzeit und Phasenverschiebung eines ausgesandten und im Zielpunkt reflektierten Lichtstrahls gemessen. Das Licht der Trägerwelle liegt im oder nahe des infraroten Bereichs des Lichtspektrums. Die Reflexion des Lichtstrahls im Zielpunkt erfolgt in einem angezielten, retroreflektierenden Prisma oder auf reflektierenden Folien (Reichweite wenige hundert Meter).
Moderne Tachymeter sind optional mit Laserentfernungsmessern ausgestattet, die reflektorlos auf nahezu jede Oberfläche messen können.

Nivelliere

Das Nivellierinstrument ist ein Messinstrument mit dem Höhenunterschiede gemessen und Höhenhorizonte hergestellt werden.

Dazu hat das Nivellier ein Zielfernrohr dessen Zielachse mittels einer präzisen Libelle oder ähnlicher Vorrichtung - heute zumeist ein Pendel-Kompensator - senkrecht zur Lotrichtung ausgerichtet wird. Das Zielfernrohr ist um die lotrechte Stehachse frei drehbar. Daher kann rundum mit horizontaler Visierlinie geblickt werden. Zwei beliebige Punkte, die in diesem Horizont liegen, haben die gleiche Höhe.

Man unterscheidet optische und digitale Nivelliere.

Bei optischen Nivellieren werden zwei horizontale Ablesungen auf lotrechten Nivellierlatten miteinander verglichen um den Höhenunterschied zu ermitteln.

Sie werden heute weiter unterteilt, in:

  • Nivellier ohne Kippschraube
  • Nivellier mit Kippschraube
  • die heutzutage gebräuchlichsten automatischen Nivelliere, mit eingebautem Kompensator

Bei den digitalen Nivellieren werden Höhe und Distanz automatisch bestimmt. Dazu wird eine spezielle Nivellierlatte mit Barcodeeinteilung benötigt. Es gibt somit keine Ablese- und Interpretationsfehler.

Globales Navigationssatellitensystem

Globales Navigationssatellitensystem (GNSS) ist ein Sammelbegriff für

  • das amerikanische GPS
  • das russische GLONASS
  • das europäische Galileo sowie
  • das chinesische Beidou

Es handelt sich um hierbei Satellitenpositionierungsverfahren. Die Vermessung mittels GNSS-System beruht auf der Berechnung der Koordinaten eines Messpunktes durch das Erfassen der Signale von Navigationssatelliten. Diese liefern 3D-Koordinaten in einem geozentrischen, rechtwinkligen Koordinatensystem (WGS84), die sich in ellipsoidische Längen, Breiten und Höhen jedes beliebigen Landeskoordinatensystem transformieren lassen.

Laserscanner

Laserscanner sind Instrumente zur Lage- und Höhenvermessung. Anders als zum Beispiel Tachymeter verfügen sie aber nicht über ein Zielfernrohr mit dem einzelne Punkte explizit angezielt werden. Stattdessen wird die Umgebung mit einem Laserstrahl in einem definierten Raster abgetastet. Jeder Messpunkt in dieser so entstandenen Punktwolke hat nun eine dreidimensionale Koordinate.

Die Steuerung eines Laserscanners erfolgt heutzutage in aller Regel über Touchscreens am Scanner oder über ein angeschlossenes Notebook. Je nach Modell können mit Hilfe einer integrierten Digitalkamera 360-Grad-Fotos erstellt werden, die auf dem Bildschirm die Bedienung erleichtern und mit denen die Punktwolken eingefärbt werden können.

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